基于SA7527的LED照明驱动电路的设计

一、电路的设计

　　1.电路组成

　　全电路由抗浪涌保护、EMI 滤波、全桥整流、反激式变换器、PWMLED驱动控制器、闭环反馈电路组成，如图1。

　　图1 基于SA7527的LED驱动电路框图

　　2.主电路分析

　　主电路如图2所示。从AC220V看去，交流市电入口接有熔丝F1和抗浪涌的压敏电阻RV1，熔丝起到线路输入电路过流保护的作用，压敏电阻RV1用来抑制来自电网的瞬时高电压保护输入线路的安全，之后是EMI滤波器，L1，L2，C1是共模滤波器，L3，L4，C2是差模滤波器，DB107是全桥整流电路，C13是一个电容滤波器，经过整流后的电压（电流）仍然是有脉冲的直流电。为了减少波动，通常要加滤波器，由R19，C8，D5组成的RCD缓冲电路是为了防止功率管Q1在关断过程中承受大反压，缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二极管。

　　输出滤波器C10，C11，C12并联是为了减少电压纹波。

　　本电路的特点： （ 1 ） 宽电压输入范围；（2）恒流/恒压特性；（3）由LM358组成的输出反馈取样与恒流/恒压控制电路，成本低，控制精度高，调试简单； （4）本电路可以驱动不同功率的LED。

　　3.启动电路的设计

　　启动电路如图2所示。为了使电路正常启动，应该在整流桥整流后的变压器初级线圈与SA7527的供电电压端8脚之间连接一个启动电阻R20，并在8脚与地之间连接一个启动电容C9。接通电源时，流过启动电阻R20的电流对启动电容C9充电。当C9的充电电压达到启动门限电压（典型值为11.5V）后，SA7527导通，并驱动功率管Q1开始工作。整流后电压的最大值和最小值分别用U imax和U imin来表示，I STmax为最大启动电流，V th（st）max为启动门限电压最大值，启动电阻R20由下列公式（1）和公式（2）来确定，该电阻应选择功率电阻，最大消耗功率不能超过1W。

　　图2 主电路和启动电路

　　启动电容C9应由下式来确定：

　　式中，I dcc为动态工作电流；f ac为交流电网频率；HY （ST）为欠电压锁定滞后电压。

　　4.控制电路的设计

　　4.1芯片介绍

　　SA7527是一个简单而且高效的功率因子校正芯片。此电路适用于电子镇流器和所需体积小、功耗低、外围器件少的高密度电源。

　　4.2控制方法的分析

　　控制电路如图3所示。该控制电路是峰值电流控制模式，当功率管Q1导通时，二极管D6，D7截止，变压器T1的原边电感电流线性上升，当电流上升到乘法器输出电流基准时关断功率管Q1；当功率管Q1关断时，二极管D6，D7导通，电感电流从峰值开始线性下降，一旦电感电流降到零时，被零电流检测电阻检测到，功率管Q1再次导通，开始一个新的开关周期，如此反复。

　　图3 控制电路

　　4.3零电流检测电阻的设计

　　零电流检测端外围电路如图4所示。MOSFET功率管利用零电流检测器导通，并且在峰值电感电流达到由乘法器输出设定的门限电平时关断。

　　图4 零电流检测端外围电路

　　一旦电感电流沿向下的斜坡降至零电平，SA7527的零电流检测器通过连接于5脚的变压器副绕组电压极性的反转进行检测，SA7527的7脚产生输出，驱动MOSFET功率管又开始导通。当电感电流沿向上的斜坡从零增加到峰值之后，MOSFET功率管则开始关断。直到电感电流降至零之前，MOSFET功率管一直截止。由芯片介绍资料可知，零电流检测端电流最大不能超过3mA，因此零电流检测电阻R25由下式来确定。

　　式中，Vcc为芯片供电电压。

　　4.4输入电压检测电阻的设计

　　乘法器外围电路如图5所示。交流输入经整流后得到一个半波正弦形状的电压波形，为了使输入电流较好地跟踪输入电压波形，我们要在交流输入整流后进行电压采样，经电阻R21和R22分压后，电压约缩小100倍输入到SA7527的3脚，在电阻R2并联一个电容C15除整流后的电压纹波。由芯片的内部结构可知，乘法器输入端3脚电压在3.8V以下可以保证较好的功率因数校正效果。

图5 乘法器外围电路

　　因此应满足3脚的最大输入电压不超过3.8V，即：

　　4.5电流感应电阻的设计

　　电流检测外围电路如图6所示。

图6 电流检测外围电路

　　电路采用峰值电流检测法，因此在MOSFET功率管的源极与地之间接上一个电流感应电阻R24，MOSFET功率管的源极端接在SA7527的电流感应端4脚CS端，一般的应用电路中会在电流感应电阻后接上一个RC滤波电路以滤去开关电流的尖峰，因为SA7527芯片内部已经有RC滤波电路，所以这里不必加外围RC滤波电路，从而减少了SA7527的外部元件数量。电流感测比较器采用RS锁存结构，可以保证在给定的周期之内在驱动输出端仅有一个信号脉冲出现。当电流感应电阻两端的感应电压超过了乘法器的输出端门限电压时，电流感应比较器就会关断MOSFET功率管并且复位PWM锁存器。电感电流的峰值在正常情况下由乘法器的输出Vmo来控制，但压是当在输入电压太高或者输出电压误差放大器检测出现问题时，电流感应端的门限电值就会在内部被钳位在1.8V。这是由于芯片内部的电流感应比较器的反相输入端接有一个1.8V的稳压二极管，因此电流感应电阻的取值要满足公式（6）和公式（7）两个条件。

　　其中

　　K为乘法器增益，ΔVm2 =Vm2 -Vref ，为电压误差放大器的输出与芯片内部参考电压的差值。

　　4.6闭环反馈电路的设计